JP2011082122A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】量産性に優れ、製作コストを著しく低減でき、軽量で大型の照明装置も容易に提供することができるとともに、素材選択の自由度も向上する照明装置を提供せんとする。
【解決手段】放熱部が金属板をプレス加工してなり、例えば、金属板を周方向に沿って連続して波形に折り曲げつつ、該金属板の外周側が中心側よりも軸方向先端側となるように軸方向に湾曲変形させることにより、縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された略ドーム状に加圧変形して構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属製の放熱部を有する筐体の先端部に光源部を設けてなる照明装置に関し、特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を光源として用いた電球型ランプとして好適に用いられる照明装置に関する。

近年、ＬＥＤの発光効率が向上し、一般の照明用あるいは装飾用として電球型ＬＥＤランプが提供されている。この電球型ＬＥＤランプは、筐体の先端側に複数のＬＥＤ素子が面実装されたＬＥＤモジュールと該モジュールを覆う透光性のカバーが取り付けられ、ＬＥＤ素子からの放射光を外部に出射する一方、筐体の基端側には合成樹脂製の絶縁カバーを介して口金が取り付けられている。ＬＥＤ素子は９０度以上に温度上昇することにより光出力が低下したり寿命が短くなってしまうため、５０度以下がよいとされている。また、筐体内に収納されるＬＥＤ用の電源回路基板もコンデンサー等の発熱体があり、電源回路の温度が異常に上昇すると、この回路の動作信頼性及び寿命を損なう恐れがあることが知られている。

そこで、従来の電球型ＬＥＤランプでは、上記ＬＥＤ素子や電源回路の温度上昇を防止するべく、筐体の一部に金属製の放熱部が設けられ、ＬＥＤ素子や電源回路から伝わる熱を外部に放出する構造が採られている（例えば、特許文献１参照。）。また、放熱部の構造として、例えば外面側に複数の溝を有する放熱フィンが形成されたアルミダイキャスト製のヒートシンクが用いられ、その上にアルミ板を載せ、その上にＬＥＤモジュールを配置したものも種々提案されている（例えば、特許文献２〜５参照。）。

しかしながら、従来の放熱部は金属材料を鋳型で固めた鋳物、特にアルミダイキャスト製のヒートシンクが採用されていたので、放熱部が厚肉となり、材料費が嵩むとともに軽量化に限界が生じ、大型の照明装置に適用することは困難であった。更に、成型後の後処理が必要となるので、製作時間も長くなり、金型の寿命も短いことから、量産化のためには大規模な設備が必要であった。また素材も鋳物に適したものに限定されるため、素材の選択幅が狭く、熱伝導性に優れた素材を自由に選択できないという問題もあった。

特開２００６−３１３７２７号公報 特開２００９−１７０１１４号公報 特開２００５−１６６５７８号公報 特開２００８−１８６７５８号公報 特開２００９−４３６９４号公報

そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、量産性に優れ、製作コストを著しく低減でき、軽量で大型の照明装置も容易に提供することができるとともに、素材選択の自由度も向上する照明装置を提供する点にある。

本発明は、前述の課題解決のために、金属製の放熱部を有する筐体の先端部に光源部を設けてなる照明装置であって、前記放熱部が、金属板を縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された形状にプレス加工してなることを特徴とする照明装置を構成した（請求項１）。

ここで、前記放熱部が、金属板を周方向に沿って連続して波形に折り曲げつつ、該金属板の外周側が中心側よりも軸方向先端側となるように軸方向に湾曲変形させることにより、縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された略ドーム状に加圧変形してなるものが好ましい（請求項２）。

また、前記放熱部の先端開口部に、前記光源部が固定される金属キャップを取り付けてなるものが好ましい（請求項３）。

更に、前記金属キャップの外周部に屈曲部を設け、前記放熱部の開口部近傍の外周部に係止溝を設け、前記屈曲部を前記係止溝に係合することにより前記金属キャップを前記放熱部の先端開口部に取り付けてなるものが好ましい（請求項４）。

また、前記放熱部の開口部を内側に弾性変形させて径を絞った状態で、前記金属キャップを前記開口部に被せ、その状態で前記絞りを解除することにより、拡径復元した前記開口部と前記金属キャップとを互いに係合させてなるものが好ましい（請求項５）。

また、前記金属キャップと前記放熱部の先端開口部との間に防塵パッキンを介装してなるものが好ましい（請求項６）。

また、前記光源部が複数のＬＥＤ素子を面実装したＬＥＤモジュールよりなり、前記放熱部の内部空間に収納され、且つ前記ＬＥＤ素子を点灯させるための電源回路基板を、前記金属キャップに支持させてなるものが好ましい（請求項７）。

また、前記金属キャップの前記光源部が固定される外面側に、該光源部を覆う透光性のカバーを設けるとともに、前記筐体の基端側に口金を設け、電球型ランプとして構成してなるものが好ましい（請求項８）。

以上のような本願発明に係る照明装置によれば、従来のアルミダイキャストで作製されていたヒートシンクに比べて量産性に優れ、製作コストを著しく低減できる。すなわち、金属板を用いたプレス加工によるので、鋳型を用いた成形に比べて材料費が少なく低原価にできるとともに、金型の寿命も長く、製作時間も短く、効率よく製作できる。また、金属板の加工品であるので、軽量であり、大型の照明装置も容易に提供することができる。更に、従来のアルミダイキャスト工法に比べ、真鍮、銅などの高熱伝導性の素材の利用が現実化でき、素材選択の自由度が向上し、放熱性能に対するコストパフォーマンスを向上できる。

また、放熱部が、金属板を周方向に沿って連続して波形に折り曲げつつ、該金属板の外周側が中心側よりも軸方向先端側となるように軸方向に湾曲変形させることにより、縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された略ドーム状に加圧変形してなるので、従来のアルミダイキャスト製のヒートシンクに比べ、内側にも同様の山部及び谷部がある分、表面積が増大しており、放熱効果が著しく高まる。このような折り曲げは、金属板を伸び縮みなく折り曲げることにより目的形状に整形することができ、破れや肉余り等の問題を最小限にでき、加工工程も少なく低コスト化が可能となる。

また、放熱部の先端開口部に、前記光源部が固定される金属キャップを取り付けてなるので、光源部で生じた熱を当該金属キャップを通じて放熱部に伝え、該放熱部から外気中に効率よく放熱することが可能となる。すなわち、光源部の熱を受ける金属キャップから放熱部に至る熱伝導が良好で、光源部に対する冷却性能が優れている。よって、光源部の温度が異常に上昇することが抑制され、光源部の発光効率の低下と寿命の低下を抑制できる。

また、金属キャップの外周部に屈曲部を設け、放熱部の開口部近傍の外周部に係止溝を設け、屈曲部を前記係止溝に係合することにより、金属キャップを放熱部の先端開口部に取り付けてなるので、双方を溶接等により固定することもできるが、このように係合させるだけで両者を容易に接合でき、効率よく作製することが可能となる。また、屈曲部が放熱部の先端開口部の外周部に被さるように係合されるので、金属キャップに伝わった光源部などの熱を前記屈曲部から放熱部に対して確実に伝え、効率よく放熱することができる。

また、放熱部の開口部を内側に弾性変形させて径を絞った状態で、前記金属キャップを前記開口部に被せ、その状態で前記絞りを解除することにより、拡径復元した前記開口部と前記金属キャップとを互いに係合させてなるので、別途カシメ等を行なうまでもなく両者を容易に係合させることができ、効率よく作製することができる。

また、金属キャップと前記放熱部の先端開口部との間に防塵パッキンを介装してなるので、防滴機能も有し、屋外での用途にも十分に対応できる。この防塵パッキンは伝熱性に優れるものを用いることが好ましいが、金属キャップに上記した屈曲部を備えるものでは、該屈曲部を通じて放熱部に伝熱できるので特に伝熱性に優れる素材になんら限定されるものではない。

また、光源部が複数のＬＥＤ素子を面実装したＬＥＤモジュールよりなり、前記放熱部の内部空間に収納され、且つ前記ＬＥＤ素子を点灯させるための電源回路基板を、金属キャップに支持させてなるので、温度上昇により発光効率の低下や短命化するＬＥＤ素子や電源回路基板を前記金属キャップを通じて放熱部により効率よく放熱し、ＬＥＤ照明装置として優れた機能を長期間維持できる製品を提供できる。

また、金属キャップの光源部が固定される外面側に、該光源部を覆う透光性のカバーを設けるとともに、前記筐体の基端側に口金を設け、電球型ランプとして構成できる。特に光源部をＬＥＤモジュールで構成したものでは、現状の一般白熱電球用の調光器をそのまま利用し、ＬＥＤでの調光が可能となる。

本発明の代表的実施形態に係る照明装置の全体構成を示す斜視図。 同じく照明装置の分解斜視図。 同じく照明装置の要部の構造を示す縦断面図。 同じく要部の構造を示す縦断面図。 同じく要部の構造を示す縦断面図。 放熱部の加工方法を示す説明図。

次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係る照明装置１の全体構成を示す斜視図であり、図２は分解斜視図である。本発明の照明装置１は、図１及び図２に示すように、金属製の放熱部２を有する筐体１０の先端部に光源部３を設けたものであり、特に、放熱部２が金属板を縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された形状にプレス加工して構成されたものである。

尚、以下の説明では、筐体１０の基端側に口金８を設けたダウンライト等で用いる電球型ランプとして構成した例について説明するが、本発明の照明装置はこのような電球型ランプに限定されず、非電球型の照明装置など様々な形態の照明装置として構成することができる。

放熱部２の先端開口部２ａには、図２に示すように、光源部３が固定される金属キャップ４が、間に防塵パッキン９を挟み込んだ状態で取り付けられている。光源部３は、本例では複数のＬＥＤ素子３１を面実装したＬＥＤモジュール３０より構成されており、このＬＥＤモジュール３０が金属製の支持台３２を介して金属キャップ４の上面に固定されている。これにより、ＬＥＤ素子３１に生じた熱が支持台３２及び金属キャップ４を通じて放熱部２に伝熱され、該放熱部２の外表面から効率よく外気に放熱されることとなる。

本例では、光源部３としてＬＥＤモジュール３０よりなるものを採用したが、その他、蛍光灯やフィラメントよりなるハロゲン灯、高輝度放電灯（高圧ナトリウム灯、メタルハライドランプ（マルチハロゲン灯）、水銀灯等）など、従来から照明装置の光源部として公知のものを広く採用できる。

筐体１０を構成する放熱部２は、図６に示すように、（ｂ）に示すベースとなる金属板１２を、周方向に沿って連続して波形に折り曲げつつ、該金属板の外周側が中心側よりも軸方向先端側となるように軸方向に湾曲変形させることにより、最終的に図中（ａ）に示すように縦方向に延びる山部２１及び谷部２０が周囲に連続形成された略ドーム状に加圧変形して構成されている。

金属板１２の金属素材は特に限定されず、伝熱性に優れた素材を自由に選択することが可能である。本例では、基端側から先端側に向けて次第に径が大きくなる外面凸の略円錐テーパ状のドーム状に形成されているが、その形状は特に限定されず、基端側から先端側に向けて次第に径が小さくなる形状に形成したり、当初径が大きくなり、途中部から先端側の径が次第に小さくなる略鼓状の形状となるなど、種々の形状を採用できる。本例では、山部２１及び谷部２０の凹凸形状が外面のみならず内面にも形成されることから、従来のダイキャスト製のヒートシンクに比べて内側の熱が効率よく伝わり、外面から外気へ効率よく放熱することができる。

放熱部２のプレス加工前の金属板１２には、図６に示すように、基端側となる中心部にあらかじめ絶縁カバー７を取り付けるための取付穴１２ａが打ち抜き加工されている。また、放熱部２の表面に空気流通を促進して放熱性を高めるための穴を設ける等する場合にも、あらかじめプレス加工前の金属板１２にそのような穴あけ加工を施しておけばよい。また、例えば放熱部２の内面等に冷水を這わせて放熱するための配管を設けることも好ましい実施例である。

放熱部２について、ダイキャスト法以外に、切削法（ＮＣ機）、ダイス・旋削法（押出し加工後旋削加工）、冷間鍛造法などの工法もあるが、切削法は材料歩留まりを含めて高コストであり、量産向きでない。ダイス・旋削法についても高コストで、旋削後のバリ取り等の工程が発生し、量産向きではない。冷間鍛造法は鍛造型代と設備が高価であり、型寿命がダイキャスト法よりもなお短く、ランニングコストも高い。

金属キャップ４は、図２、３に示すように、外周部に屈曲部４１が設けられ、該屈曲部４１の内側に突起４１ｂが形成されている。他方、放熱部２の開口部２ａ近傍の外周部の各山頂部には、係止溝２１ａが周方向に連設されている。そして、屈曲部４１の前記突起４１ｂが係止溝２１ａに係合することで、金属キャップ４が放熱部２の先端開口部２ａに被着される。このような金属キャップ４は、金属板をプレス加工することにより容易に作製できる。

金属キャップ４の放熱部２への装着は、具体的には放熱部２の開口部２ａを内側に弾性変形させて径を絞った状態で、金属キャップ４を開口部２ａに被せ、その状態で前記絞りを解除して拡径復元した開口部２ａの係止溝２１ａに金属キャップ４の前記突起４１ｂを係合させることで容易に行なうことができる。係合部の隙間にはエポキシ系樹脂などの充填剤が注入すればよい。勿論、このような係合構造以外に、金属キャップ４を放熱部２に対して溶接により接合することもできることは勿論である。

また、本例では、金属キャップ４と放熱部２の先端開口部２ａとの間に、防塵パッキン９が介装される。具体的には、上記したように放熱部２の開口部２ａを内側に弾性変形させて径を絞った状態で防塵パッキン９を装着し、その上から金属キャップ４を被せて係合が行なわれる。防塵パッキン９を設けることで屋外対応の照明装置として好適なものにできるが、防塵パッキンを省略することも勿論可能である。本例では、このような防塵パッキン９の存在により、防水、防汚対策となり、屋外用として問題なく使用でき、太陽電池パネル付きで災害時も使えるようにすることも可能であり、また、鳥の羽やごみ、海水、埃などの過酷な条件で使用される漁船用の照明装置としても好適に使用することができる。

防塵パッキン９の素材は、熱伝導性のよい合成ゴムやエポキシ樹脂、シリコーン樹脂等が用いられる。また、本例の防塵パッキン９は、放熱部２の先端開口部２ａと金属キャップ４の基端側の内面４ｃとの間に挟持される環状部９０と、該環状部９０から放熱部２側に突出し、放熱部２の各谷部２０に嵌り込んで該谷部２０を埋める複数の谷埋め片９１とより構成されており、谷部２０からの埃の侵入を確実に阻止する機能を備えている。

また、これに対応して、金属キャップ４の屈曲部４１の端縁部４１ａには、さらに内側に屈曲して放熱部２の各谷部２０を塞ぐ山形の封止片４２が該端縁部４１ａに沿って複数設けられており、防塵パッキン９の谷埋め片９１の外面に、前記封止片４２が圧着される平坦な受圧面９１ａが設けられている。このような構造によれば、山部２１と谷部２０を有する凹凸形状の放熱部２は、放射方向に弾性があるため、防塵パッキン９を金属キャップ４と放熱部２とで常時圧力を加えた状態で合体可能となる。ただし、防塵機能や防水、防滴機能を求めないのであれば、このような防塵パッキン９の谷埋め片９１や金属キャップ４の封止片４２を省略し、谷部からの空気の流通を促進するような構造も好ましい実施例となる。

本発明は、このように筐体１０の放熱部２の板金化（プレス部品化）により、２枚の板金（放熱部２と金属キャップ４）の中間に高熱伝導物質（防塵パッキン９）を挟み込むことが可能となったものであり、本発明はこのような高熱伝導物質の存在により対象の筐体１０内部又はＬＥＤモジュール３０から発生する熱の放熱性能を倍増した構造をとることができる。このような高熱伝導物質の挟みこみは従来のアルミダイキャスト法では不可能であり、本発明のプレス加工方法により初めて可能となる構造である。

この金属キャップ４の先端側の外面に、ＬＥＤモジュール３０の支持台３２が固定される。具体的には、前記支持台３２の外周部基端面に先広がりの係止用の突起３２ｂが複数設けられるとともに、前記金属キャップの外面の各突起３２ｂに対応する位置に、それぞれ係合孔４６が設けられ、前記突起３２ｂを前記係合孔４６に係合することにより、接着剤やネジ等を使用せずにＬＥＤモジュールをワンタッチで金属キャップ４に容易に装着することができる。このように接着剤等を用いない接合構造によれば、製作を効率よく行なうことができることに加え、熱伝導にも優れ、ＬＥＤモジュールの熱を効率よく金属キャップ４に伝熱することができる。光源部３から金属キャップ４への熱伝導経路での熱抵抗をより小さくするために、支持台３２と金属キャップ４との間に、シリコンやグリースなどの伝熱要素を充填するなどして良熱伝導性の伝熱層を設けてもよい。

放熱部２よりなる筐体１０の内部には、光源部３のＬＥＤ素子３１を点灯させるための電源回路基板５が収納されている。電源回路基板５は、図示しないがコンデンサを含む各種の回路部品を取り付けてユニット化されており、ＬＥＤ素子３１に電気的に接続するリード線や口金８に接続する被覆電線が延出されている。電源回路基板５の基端部５ｃは、筐体１０基端側の絶縁カバー７先端の保持孔７０に係止され、安定的に載置されている。

また、同じく電源回路基板５の上端部５ａが金属キャップ４中心に形成された開口４３から先端側に突出するように当該開口４３に挿通され、側端部５ｂが金属キャップ開口４３の内周縁から基端側に延設されている一対の支持片４４内側の縦溝４４ａ間に挟持され、更に同じく金属キャップ４の開口４３内周縁から内側に突出した支持板４５にネジ止めされている。このように電源回路基板５を金属キャップ４で保持することにより、電源回路基板５のコンデンサ等に発生した熱を金属キャップ４を通じて効率よく放熱部２に導き、放熱することができ、内部の温度上昇を防ぎ、ＬＥＤモジュールや基板自体の機能低下や短命化を回避している。本実施形態では、防塵パッキン９又はこれを省略する場合には金属キャップ４が直接、放熱部２の凹凸状の環状端面全体に密着し、ＬＥＤモジュール３０や電源回路基板５から金属キャップ４に伝わった熱を放熱部２全体に効率よく伝える。

金属キャップ４のＬＥＤモジュール３０が固定される外面（先端面）４０側には、該ＬＥＤモジュール３０を覆う透光性のカバー６が設けられている。カバー６の構造は特に限定されず、本例では先端側にほぼ球面状の面を有しているが、球面状の代わりに三角形や多角形その他の形状の面を組み合わせた多面状の面としてもよい。また、偏平な形状のカバーとすることもでき、その他従来からの照明装置のカバーと同様のものが採用できる。カバー６は、その開口縁部６ａがＬＥＤモジュール３０を支持している金属製の支持台３２外周部に形成された係合溝３２ａに嵌め込み、その隙間に接着剤を充填して固定されている。更に、その外周側の当該カバー６と金属キャップ４との間には、シリコーン樹脂製のＯリング１３を介して環状の合成樹脂製の化粧カバー１４が外装され、これら隙間が外部から見えないように覆われている。化粧カバー１４には例えばＡＢＳ樹脂が用いられ、外表面には光沢クロームメッキが施され、意匠性が高められている。

筐体１０を構成する放熱部２の基端側には、シリコーン樹脂製のＯリング１１を介して合成樹脂製の絶縁カバー７が設けられており、この絶縁カバー７を介して口金８が取り付けられ、電球型ＬＥＤランプとして構成されている。絶縁カバー７には通気孔７１が穿設されており、該通気孔７１を通じて空気を流通させ、放熱を促進するとともに内部の湿度も調整し、消灯後に冷えた電源回路基板５に結露が生じないように工夫されている。より具体的には、通気孔７１の内面側にはポリテトラフルオロエチレン製フィルムとポリウレタンポリマーよりなる防水透湿性フィルム（「ゴアテックス」（登録商標）ＷＬゴア&アソシエイツ社製）を貼り付け、防止機能を維持しつつ湿度を透過させ、上記した結露を確実に防いでいる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

１ 照明装置
２ 放熱部
２ａ 開口部
３ 光源部
４ 金属キャップ
４ｃ 内面
５ 電源回路基板
５ａ 上端部
５ｂ 側端部
５ｃ 基端部
６ カバー
６ａ 開口縁部
７ 絶縁カバー
８ 口金
９ 防塵パッキン
１０ 筐体
１１ Ｏリング
１２ 金属板
１３ Ｏリング
１４ 化粧カバー
１２ａ 取付穴
２０ 谷部
２１ 山部
２１ａ 係止溝
３０ ＬＥＤモジュール
３１ ＬＥＤ素子
３２ 支持台
３２ａ 係合溝
３２ｂ 突起
４１ 屈曲部
４１ａ 端縁部
４１ｂ 突起
４２ 封止片
４３ 開口
４４ 支持片
４４ａ 縦溝
４５ 支持板
４６ 係合孔
７０ 保持孔
７１ 通気孔
９０ 環状部
９１ 谷埋め片
９１ａ 受圧面

Claims (8)

1. 金属製の放熱部を有する筐体の先端部に光源部を設けてなる照明装置であって、前記放熱部が、金属板を縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された形状にプレス加工してなることを特徴とする照明装置。
2. 前記放熱部が、金属板を周方向に沿って連続して波形に折り曲げつつ、該金属板の外周側が中心側よりも軸方向先端側となるように軸方向に湾曲変形させることにより、縦方向に延びる山部及び谷部が周囲に連続形成された略ドーム状に加圧変形してなる請求項１記載の照明装置。
3. 前記放熱部の先端開口部に、前記光源部が固定される金属キャップを取り付けてなる請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記金属キャップの外周部に屈曲部を設け、前記放熱部の開口部近傍の外周部に係止溝を設け、前記屈曲部を前記係止溝に係合することにより前記金属キャップを前記放熱部の先端開口部に取り付けてなる請求項３記載の照明装置。
5. 前記放熱部の開口部を内側に弾性変形させて径を絞った状態で、前記金属キャップを前記開口部に被せ、その状態で前記絞りを解除することにより、拡径復元した前記開口部と前記金属キャップとを互いに係合させてなる請求項４記載の照明装置。
6. 前記金属キャップと前記放熱部の先端開口部との間に防塵パッキンを介装してなる請求項３〜５の何れか１項に記載の照明装置。
7. 前記光源部が複数のＬＥＤ素子を面実装したＬＥＤモジュールよりなり、前記放熱部の内部空間に収納され、且つ前記ＬＥＤ素子を点灯させるための電源回路基板を、前記金属キャップに支持させてなる請求項３〜６の何れか１項に記載の照明装置。
8. 前記金属キャップの前記光源部が固定される外面側に、該光源部を覆う透光性のカバーを設けるとともに、前記筐体の基端側に口金を設け、電球型ランプとして構成してなる請求項３〜７の何れか１項に記載の照明装置。

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